园艺本科植物生理学-期末复习指导

植物生理学期末复习指导

本课程的教学基本要求：

1．在学习本课程之前，应学好本课程的前期课程：植物学、无机及有机化学、生物化学等相关基础课程。

2．本课程是一门理论与实验技术紧密联系的基础学科，在学习过程中应以文字教材为基础，全面系统学习植物生理学课程的基本概念和基本理论；并结合录像教材进一步掌握本课程所要求的重点内容。同时，尽可能地到实验室参加实验。只有通过大量观察及实践，才能更好掌握所学知识，为后续专业课程打下坚实基础。

3．各章具体的教学要求分重点掌握、一般掌握和基本了解三个层次，重点掌握的是各章的核心内容，占60%。一般掌握的为基本内容，占30。基本了解的内容，占10%。

课程目的与任务：

植物生理学是研究植物生命活动规律的科学。其任务是研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的基本规律和机制，从而对植物的生长发育进行有效地控制以满足植物生产及人类的需求。

通过本课程教学，使学生认识植物生理过程及其与环境的关系，从植物的代谢生理、生长发育生理和逆境生理三个方面掌握与植物生产有密切联系的植物生理学基本理论、基本知识和基本实验技能。在教学中注重培养学生独立思考、综合分析、灵活运用的能力。引导学生将所学理论知识运用于农业生产实践和农业科学研究，培养提高科学素质、创新意识和分析和解决问题能力。

植物生理学是一门实践性很强的学科，其发展与现代实验技术革新和手段的进步密切相关，因此实验课是植物生理学课程的重要组成部分，其目的是在完成实验课的过程中，巩固和扩充理论知识，学习研究方法和实验技术，培养或训练学生从事科学研究的基本技能。

第一章典型题解析

例：

何谓根压？根压是如何产生的？其在植物水分代谢中有何作用？

分析根压是一形象的说法，其实质是根部溶液的渗透压。

解

根压是指由于根系自身的生理代谢活动所引起的使根部液流上升的压力。这种压力实质上是根部溶液的渗透压。由于根系的代谢活动不断向根部导管积累有机和无机溶质，使其水势降低，土壤及周围细胞的水分向根部导管流动，导致此处溶液体积增大，溶液即沿导管上升。根压产生的原理与根系的结构密切相关。

根的解剖结构可分为共质体和质外体两部分，共质体通过胞间连丝而成为一个连续的整体，质外体则由于内皮层上有凯氏带分成不连续的两个部分。在内皮层以外，水分和矿质离子可通过质外体自由向内扩散，到达内皮层时由于凯氏带的限制，水分和矿质离子必须进入共质体（即通过原生质膜及液泡）才能进入中柱。由于内皮层对离子的进出有一定的限制作用，是一种选择透性膜，因此根系就是一个渗透系统。矿质离子可通过主动吸收进入共质体，经胞间连丝转移到中柱木质部导管。由于离子的主动吸收可逆着浓度梯度进行，使内皮层内的溶质浓度增大，水势降低，水分向内流动，导致木质部导管溶液体积增大，溶液沿导管向上流动，表现出根内具有使溶液上升的压力——静水压力，即根压。

根压是植物主动吸水的动力，在蒸腾作用微弱时，由根压驱动的水分上升对幼小植物和早春未展叶的树木地上部分水分供应具有积极的作用。但一般植物的根压较小（不超过0.1MPa），对高大的植物体仅靠根压是不够的，在蒸腾旺盛时维持植物体水分运转的主要动力是蒸腾拉力。

例：

将一植物细胞放入纯水中其水势、渗透势、压力势和体积如何变化？

分析在纯水中由于细胞吸水，其体积增大，水势、渗透势、压力势增高，水势最终增至零，渗透势与压力势绝对值相等，故代数和为零。

解

（1）如果该细胞处在初始质壁分离状态下，因其压力势为零，其水势等于渗透势，将该细胞放入纯水，由于二者存在有水势差，水分就会不断地内渗，使原生质体不断膨胀，质壁分离逐渐复原。由于细胞壁有一定的弹性，整个细胞的体积会随之增大。

（2）细胞质壁分离复原后，随着水分的内渗，原生质体对细胞壁产生膨压，即细胞产生了压力势。压力势的出现提高了细胞水势，但只要细胞水势仍低于外液水势，水分继续进入细胞，压力势和渗透势就会继续增大，水势也随之增大，当增大到使细胞水势等于外液水势（ψw =

0）时，细胞停止吸水，此时细胞水势则为零，压力势与渗透势彼此抵消（数值相等，符号相反）。细胞吸水时，由于稀释作用，细胞液中的溶质浓度降低，渗透势增大。最后达到渗透平衡时，渗透势已大于原来的数值。总之，细胞在吸水过程中，体积、水势、压力势、渗透势是同时增大的，至吸水饱和时，细胞体积达最大，各组分不再变化

例：

试述气孔运动机理及影响因素。

分析气孔运动取决于保卫细胞膨压的变化，膨压增大，气孔开放，反之关闭。而保卫细胞膨压的变化是由于保卫细胞渗透势或水势的变化导致保卫细胞吸水或失水引起的。

解

气孔是植物与外界进行气体交换的大门，因此气孔运动是植物控制水分散失和光合作用CO2供应的重要生理过程。气孔的开闭即气孔运动受多种环境因素的影响，其中主要有：

（1）光：气孔一般是在光下开放，暗中关闭，光对气孔运动的调节作用与光下保卫细胞进行光合作用，降低胞间CO2浓度和产生能量（光合磷酸化）促进保卫细胞吸收离子有关。CAM 植物则相反，其气孔是夜晚开放，白天关闭。

（2）温度：气孔只有在一定的温度范围内才开放，且在此温度范围内气孔的开度随温度的升高而增大。温度过高或过低气孔都有关闭。

（3）CO2浓度：叶片内部CO2浓度高时气孔关闭，CO2浓度低时气孔开放。

（4）水分：叶片水分状况显著影响着气孔的开闭，当叶片水势降低（即缺水）时气孔开度减小或关闭。水分充足时保卫细胞膨压增大，气孔开放。

（5）风：空气的流动是通过影响保卫细胞水分的丢失而控制气孔的开闭，风速过高时，使蒸腾加快，保卫细胞失水过多，导致气孔关闭。

例：

植物细胞吸水与根系吸水的方式有何不同、有何联系？

分析根系对水分的吸收最终是根细胞对水分的吸收，只有根细胞水势低于环境水势，根系才能吸水。

解（1）植物细胞对水分的吸收有三种方式，即

渗透性吸水：成熟植物细胞其中央有一很大的液泡，内含多种矿质盐和有机酸等溶质，具有一定的渗透势。当由于这些内部溶质的存在使细胞的水势低于外界溶液的水势时，水分就会自动进入细胞，表现为细胞吸水，即渗透吸水；

吸胀吸水：未形成液泡的分生细胞以及干燥种子（没有液泡）靠吸胀作用吸水，吸胀作用是由于亲水胶体对水分的吸附作用引起的，原生质中的蛋白质以及细胞壁的纤维素都是亲水胶体，能够吸附水分子使其自由能降低，导致细胞水势降低。这种由于亲水胶体对水分的吸附作用而降低的水势值称为衬质势，因此细胞的吸胀吸水是由其衬质势引起的；